基于沉浸模型的RTM工藝數(shù)值模擬.pdf

1、本文課題來源于國(guó)家自然科學(xué)基金“樹脂在雙尺度多孔纖維預(yù)制體中的非飽和滲流機(jī)理與數(shù)值模擬研究”，項(xiàng)目編號(hào):51073125。
　　 樹脂傳遞模塑工藝(Resin Transfer Molding，簡(jiǎn)稱RTM)作為一種主要的復(fù)合材料液態(tài)成型技術(shù)，在高性能復(fù)合材料低成本制造中得到廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的RTM工藝過程模擬都是將樹脂浸潤(rùn)纖維預(yù)制件的過程看作是牛頓流體在單尺度多孔介質(zhì)中的流動(dòng)問題。近年來，基于對(duì)RTM充模過程中產(chǎn)生非飽和流動(dòng)的實(shí)驗(yàn)

2、現(xiàn)象，以及對(duì)采用纖維束編織或縫織的預(yù)制件具有雙尺度空隙特性的認(rèn)識(shí)，部分學(xué)者提出“雙尺度多孔介質(zhì)流動(dòng)”的概念，較好地解釋了在RTM成型過程中雙尺度多孔纖維預(yù)制件半飽和區(qū)域產(chǎn)生的原因。
　　 本文的主要工作和內(nèi)容如下:
　　 首先，根據(jù)連續(xù)性方程和質(zhì)量守恒方程，推導(dǎo)了樹脂在單尺度多孔介質(zhì)中流動(dòng)的控制方程。基于樹脂在多孔纖維預(yù)制件中的流動(dòng)特性，采用“沉浸模型”來研究雙尺度多孔介質(zhì)的不飽和流動(dòng)。運(yùn)用體積均勻化的方法，分別推導(dǎo)出了

3、樹脂在纖維預(yù)制件內(nèi)全局流動(dòng)的控制方程和在纖維束內(nèi)局部流動(dòng)的控制方程。
　　 其次，為了求解通過沉浸項(xiàng)互相耦合的全局流動(dòng)和局部流動(dòng)的控制方程，首先要得到沉浸項(xiàng)函數(shù)。在等溫的條件下，認(rèn)為沉浸項(xiàng)函數(shù)是飽和度的函數(shù)?；诶w維預(yù)制件的周期性結(jié)構(gòu)，推導(dǎo)了沉浸項(xiàng)函數(shù)的理論形式。建立了單胞的有限元模型，對(duì)單胞進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到沉浸項(xiàng)函數(shù)的具體表達(dá)式，并且分析了不同壓力對(duì)沉浸項(xiàng)函數(shù)系數(shù)的影響。
　　 最后，將沉浸項(xiàng)函數(shù)代入宏觀的控制方程